DE102006061605A1

DE102006061605A1 - Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren KFZ-Getriebes

Info

Publication number: DE102006061605A1
Application number: DE102006061605A
Authority: DE
Inventors: Eckhardt LÜBKE; Matthias Reisch; Bernd Schepperle; Detlef Baasch; Bernhard Sich; Gerhard Gumpoltsberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren Kfz-Getriebes mit einer Konvertierungsvorrichtung (1) zur getriebeinternen Umsetzung von Wähl- und Schaltbewegungen eines in einem H-Schaltschema oder Mehrfach-H-Schaltschema mit jeweils zwei aufeinander folgenden Gängen pro Schaltgasse betätigbaren Handschalthebels. Zur universellen Adaptierbarkeit der Konvertierungsvorrichtung (1) ist vorgesehen, dass die Konvertierungsvorrichtung (1) eine Schaltwelle (2) mit mehreren axial beabstandet und umfangsseitig verteilt angeordneten Eingriffselementen (3) sowie mehrere Kopplungsbleche (4) mit jeweils mindestens einem Mitnahmeelement (5) umfasst, wobei die Kopplungsbleche (4) radialparallel zu den Schaltstangen sowie entlang einer achsparallelen Bewegungsachse (6) verschiebbar angeordnet sind und formschlüssig mit jeweils einer zugeordneten Schaltstange in Stellverbindung stehen, wobei die Schaltwelle (2) normal zu den Kopplungsblechen (4) angeordnet und über eine Axialverschiebung (10) durch den Eingriff jeweils eines Eingriffselementes (3) in ein Mitnahmeelement (5) selektiv mit jeweils mindestens einem und maximal zwei der Kopplungsbleche (4) derart verbindbar ist, dass die gekoppelten Schaltstangen durch eine Drehung (11) der Schaltwelle (2) um ihre Längsachse jeweils nur zum Ein- und Auslegen der Gänge einer gemeinsamen Schaltgasse axial verschiebbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren Kfz-Getriebes, bei dem mehrere Gänge unterschiedlicher Übersetzung durch jeweils einen Gangradsatz mit einem drehfest auf einer Getriebewelle angeordneten Festrad und einem drehbar auf einer anderen Getriebewelle gelagerten Losrad gebildet sind, die Gänge getriebeintern durch das Ein- und Ausrücken jeweils einer zwischen dem betreffenden Losrad und der zugeordneten Getriebewelle angeordneten Gangkupplung ein- und auslegbar sind, und die meisten Gangkupplungen paarweise in Schaltpaketen zusammengefasst sind, die formschlüssig mit jeweils einer axial verschiebbaren Schaltstange in Stellverbindung stehen, wobei mindestens ein Schaltpaket die Gangkupplungen von zwei nicht aufeinander folgenden Gängen enthält, und eine Konvertierungsvorrichtung zur getriebeinternen Umsetzung von Wähl- und Schaltbewegungen eines in einem H-Schaltschema oder Mehrfach-H-Schaltschema mit jeweils zwei aufeinander folgenden Gängen pro Schaltgasse betätigbaren Handschalthebels vorgesehen ist.
Ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs weist mindestens zwei achsparallele Getriebewellen auf, die selektiv über mehrere Gangradsätze unterschiedlicher Übersetzung miteinander in Triebverbindung bringbar sind. Die Gangradsätze weisen jeweils mindestens ein auf einer der beiden Getriebewellen drehfest angeordnetes Festrad und ein auf der anderen der beiden Getriebewellen drehbar gelagertes Losrad auf. Das Losrad steht mit dem Festrad bevorzugt durch einen unmittelbaren Verzahnungseingriff in Triebverbindung und ist mittels einer zugeordneten Gangkupplung mit der betreffenden Getriebewelle drehfest verbindbar. Durch das Schließen einer Gangkupplung wird somit das Losrad des betreffenden Gangradsatzes mit der zugeordneten Getriebewelle drehfest verbunden und damit der betreffende Gang getriebeintern eingelegt. Durch das Öffnen der Gangkupplung wird die drehfeste Verbindung des Losrades mit der zugeordneten Getriebewelle wieder gelöst und damit der betreffende Gang getriebeintern ausgelegt.
Üblicherweise sind die Gangkupplungen als sperrsynchronisierte oder als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet, die jeweils über eine drehfest und axial verschiebbar auf der betreffenden Getriebewelle angeordnete Schaltmuffe ein- und ausrückbar sind. Zur Betätigung der Schaltmuffe und somit zum getriebeinternen Ein- und Auslegen eines Gangs ist zumeist eine Schaltstange vorgesehen, die achsparallel benachbart zu der betreffenden Getriebewelle angeordnet ist, axial verschiebbar gelagert ist, und über eine starr befestigte sowie in eine äußere Ringnut der Schaltmuffe eingreifende Schaltgabel mit der Schaltmuffe in Wirkverbindung steht.
Alternativ dazu kann die Schaltstange auch über eine formschlüssige Stellverbindung mit einer Schaltschwinge in Wirkverbindung stehen, die zwischen der Schaltstange und der Schaltmuffe angeordnet ist, um eine tangentiale Drehachse schwenkbar gelagert ist, und mit einem gabelförmigen Teil in die äußere Ringnut der Schaltmuffe eingreift.
Zur Begrenzung des Bauraumbedarfs sind die Losräder von zwei benachbarten Gangradsätzen jeweils bevorzugt auf derselben Getriebewelle angeordnet und die betreffenden zwei Gangkupplungen in einem Schaltpaket mit einer gemeinsamen Schaltmuffe zusammengefasst, so dass das Ein- und Auslegen der betreffenden zwei Gänge über eine Axialverschiebung einer einzigen Schaltstange in jeweils entgegengesetzter Richtung erfolgt.
Bei manuell schaltbaren Schaltgetrieben sind üblicherweise die Gangradsätze aufeinander folgender Gänge paarweise axial benachbart zwischen den Getriebewellen angeordnet, weisen jeweils paarweise die gleiche Zuordnung der Fest- und Losräder zu den Getriebewellen und ein gemeinsames Schaltpaket auf, so dass jeweils zwei aufeinander folgende Gänge über eine gemeinsame Schaltstange ein- und auslegbar sind. Damit entspricht die Zuordnung der Gänge zu den Schaltstangen dem üblichen H-Schaltschema oder Mehrfach-H-Schaltschema mit mehreren Schaltgassen und einer die Schaltgassen verbindenden Wählgasse eines Handschalthebels, über den ein Fahrer die Auswahl der Schaltgasse sowie das Ein- und Auslegen eines der gewählten Schaltgasse zugeordneten Gangs manuell steuern kann.
Die getriebeinterne Zuordnung der Gänge zu den Schaltstangen entspricht somit genau der Zuordnung der betreffenden Gänge zu den Schaltgassen in dem Schaltschema des Handschalthebels. Dies ermöglicht eine relativ einfache mechanische Übertragung der Wähl- und Schaltbewegungen des Handschalthebels auf die Schaltstangen und Schaltpakete des Schaltgetriebes. Dabei entspricht eine Wählbewegung des Handschalthebels, also ein Wechsel der Schalthebelposition zwischen zwei Schaltgassen innerhalb der Wählgasse, getriebeintern einem Wechsel der Wirkverbindung eines mit dem Schalthebel in Verbindung stehenden Schaltsteuerelementes zwischen zwei den betreffenden Schaltgassen zugeordneten Schaltstangen, und eine Schaltbewegung des Schalthebels, also ein Wechsel der Schalthebelposition zwischen einer Schaltposition eines ersten Gangs, einer Neutralposition und einer Schaltposition eines zweiten Gangs innerhalb der gewählten Schaltgasse, entspricht getriebeintern einer Axialverschiebung der betreffenden Schaltstange zwischen einer ersten Schaltposition, in welcher der erste Gang eingelegt ist, einer Neutralposition, in welcher beide Gänge ausgelegt sind, und einer zweiten Schaltposition, in welcher der zweite Gang eingelegt ist.
Eine typische Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren Kfz-Getriebes, bei dem die Schaltpakete jeweils die Gangkupplungen von zwei aufeinander folgenden Gängen enthalten und Wähl- und Schaltvorgänge von einem Fahrer manuell über einen Handschalthebel in einem Mehrfach-H-Schaltschema vorgenommen werden, ist beispielsweise in der DE 39 34 733 A1 beschrieben. Die dortige Schaltvorrichtung weist eine Schaltwelle mit einem Schaltfinger auf, die tangential-normal zu den Schaltstangen des Schaltgetriebes ausgerichtet ist und axial verschiebbar sowie um ihre Längsachse drehbar gelagert ist. Unter dem Begriff „tangential-normal" wird eine Anordnung verstanden, bei der die Längsachsen der Schaltwelle und der Schaltstangen im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, sich jedoch nicht in der gleichen Ebene kreuzen. Demnach sind die Schaltwelle und die Schaltstangen in unterschiedlichen Ebenen angeordnet.
Mittels einer Gestängevorrichtung wird eine Wählbewegung des Handschalthebels in eine Axialverschiebung der Schaltwelle und eine Schaltbewegung des Handschalthebels in eine Drehung der Schaltwelle umgesetzt. Durch eine Axialverschiebung der Schaltwelle wird der Schaltfinger jeweils aus einer formschlüssigen Kopplung mit einem Mitnehmer einer bestimmten Schaltstange gelöst und mit einem Mitnehmer einer anderen Schaltstange formschlüssig gekoppelt. Bei einer derartigen Anordnung wird zumeist durch Anschlagelemente sichergestellt, dass das Lösen und Herstellen der formschlüssigen Kopplung des Schaltfingers der Schaltwelle mit den Mitnehmern der Schaltstangen jeweils nur in der Neutralposition der Schaltstangen möglich ist. Durch eine Drehung der Schaltwelle wird die betreffende Schaltstange mittels des Schaltfingers sowie des Mitnehmers axial verschoben und damit ein der Schaltstange zugeordneter Gang eingelegt, und bei einer Gegenbewegung entsprechend ausgelegt.
Es sind jedoch auch Schaltgetriebe bekannt, bei denen zumindest einige Schaltpakete jeweils die Gangkupplungen von zwei nicht aufeinander folgenden Gängen enthalten. Beispielsweise wird in der DE 41 37 143 A1 ein automatisiertes Schaltgetriebe vorgeschlagen, bei dem die Gangkupplungen des ersten Gangs und des dritten Gangs sowie die Gangkupplungen des zweiten Gangs und des vierten Gangs jeweils in einem gemeinsamen Schaltpaket zusammengefasst sind sowie jeweils durch eine gemeinsame Betätigungseinrichtung ein- und ausrückbar sind. Hierdurch kann bei einem Schaltvorgang zwi schen zwei aufeinander folgenden Gängen das Auslegen des anfangs eingelegten Lastgangs und das Synchronisieren und Einlegen des einzulegenden Zielgangs teilweise zeitlich überschnitten erfolgen, wodurch der Schaltvorgang insgesamt beschleunigt abläuft.
Eine andere bekannte Bauart eines Schaltgetriebes, bei dem zumindest einige Schaltpakete jeweils die Gangkupplungen von zwei nicht aufeinander folgenden Gängen enthalten, ist das Doppelkupplungsgetriebe. Ein typisches Doppelkupplungsgetriebe ist beispielsweise aus der DE 103 05 241 A1 bekannt. Dieses Doppelkupplungsgetriebe weist zwei über jeweils eine Trennkupplung mit einem Antriebsmotor verbindbare Eingangswellen und zwei Vorgelegewellen auf, wobei die Vorgelegewellen über jeweils ein Ausgangsrad mit einem gemeinsamen Abtriebsrad in Triebverbindung stehen. Die Gangradsätze der Gänge sind wechselweise derart auf die beiden Eingangswellen verteilt, dass die ungeraden Gänge der als Zentralwelle ausgebildeten ersten Eingangswelle und die geraden Gänge der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Eingangswelle zugeordnet sind. Die Festräder der Gangradsätze sind jeweils auf den Eingangswellen und die Losräder mit den zugeordneten Gangkupplungen auf den Vorgelegewellen angeordnet, wobei mehrere Paare von Zahnradsätzen jeweils ein gemeinsames Festrad aufweisen. In der sechsgängigen Ausführung dieses Doppelkupplungsgetriebes sind die Gangkupplungen des ersten Gangs und des dritten Gangs, des zweiten Gangs und des sechsten Gangs sowie des Rückwärtsgangs und des vierten Gangs jeweils in einem gemeinsamen Schaltpaket zusammengefasst, wogegen die Gangkupplung des fünften Gangs ein separates Schaltpaket bildet.
Aufgrund der Zuordnung der Gänge zu den Eingangswellen und der Zuordnung der Gänge zu den Schaltpaketen können Schaltvorgänge zwischen zwei aufeinander folgenden Gängen bei gleichzeitig eingelegtem Last- und Zielgang durch ein zeitlich überschnittenes Öffnen der dem Lastgang zugeordneten Trennkupplung sowie Schließen der dem Zielgang zugeordneten Trenn kupplung und somit ohne Zugkraftunterbrechung durchgeführt werden. Da ein derartiger Steuerungsablauf relativ komplex ist, sind alle bekannten Doppelkupplungsgetriebe automatisiert ausgebildet, welches einen hohen steuerungstechnischen Aufwand sowie wie ein Getriebesteuergerät, Schalt- und Kupplungssteller sowie Drehzahl- und Positionssensoren erfordert.
Es ist somit offensichtlich, dass sich für eine manuelle Schaltbetätigung vorgesehene Schaltgetriebe in ihrem inneren Aufbau wesentlich von automatisierten Schaltgetrieben, insbesondere auch von automatisierten Doppelkupplungsgetrieben, unterscheiden. Daher werden manuelle Schaltgetriebe und automatisierte Schaltgetriebe bislang ohne nennenswerte Synergieeffekte in unterschiedlichen Produktionslinien hergestellt. Aufgrund des allgemeinen Kostendrucks besteht aber schon länger ein Bedarf, manuelle Schaltgetriebe und automatisierte Schaltgetriebe baulich einander anzugleichen, um eine höhere Anzahl von Gleichteilen und damit Kosteneinsparungen erzielen zu können.
Im Hinblick darauf wird beispielsweise in der DE 103 43 991 A1 vorgeschlagen, ein manuelles Schaltgetriebe aus einem automatisierten Doppelkupplungsgetriebe abzuleiten, indem die beiden Eingangswellen drehfest miteinander verbunden oder durch eine einzige, entsprechend ausgebildete Eingangswelle ersetzt werden. Die resultierende Eingangswelle steht dann über eine einzige Trennkupplung mit dem Antriebsmotor in Verbindung. Der übrige Aufbau des Doppelkupplungsgetriebes, wie auch die Anordnung der Gangradsätze und die Zuordnung der Gänge zu den Schaltpaketen, wird in der manuell schaltbaren Ausführung unverändert beibehalten, so dass beide Ausführungsformen des Schaltgetriebes eine größtmögliche Übereinstimmung und eine entsprechend hohe Anzahl von Gleichteilen aufweisen sowie in einer gemeinsamen Produktionslinie hergestellt werden können.
Ebenso kann aus dem zuvor beschriebenen automatisierten Schaltgetriebe mit einer Eingangswelle unter Beibehaltung der inneren Getriebestruktur eine manuell schaltbare Ausführung abgeleitet werden. Da aber die Zuordnung der Gänge zu den Schaltpaketen und den Schaltstangen bei einem automatisierten Schaltgetriebe zumeist nicht dem bei manuellen Schaltgetrieben üblichen H-Schaltschema oder Mehrfach-H-Schaltschema eines Handschalthebels mit jeweils zwei aufeinander folgenden Gängen pro Schaltgasse entspricht, ist bei einem daraus abgeleiteten manuellen Schaltgetriebe eine Schaltvorrichtung mit einer Konvertierungsvorrichtung erforderlich, mittels der die Wähl- und Schaltbewegungen des Handschalthebels getriebeintern entsprechend umgesetzt werden.
Eine solche Konvertierungsvorrichtung hat unter anderem die Aufgabe, zum Ein- und Auslegen von zwei Gängen, die einer gemeinsamen Schaltgasse des Handschalthebels, getriebeintern jedoch unterschiedlichen Schaltpaketen und somit zwei Schaltstangen zugeordnet sind, beim Verschwenken des Handschalthebels innerhalb der Schaltgasse wechselweise eine Stellverbindung mit einer der beiden Schaltstangen herzustellen, und die Schwenkbewegung des Handschalthebels in die Schaltposition des betreffenden Gangs und zurück in die Neutralposition in eine entsprechende Axialbewegung der jeweils gekoppelten Schaltstange zum Ein- und Ausrücken der betreffenden Gangkupplung des zugeordneten Schaltpaketes umzusetzen. Da ein entsprechender Bedarf schon seit längerem besteht, liegen bereits mehrere Vorschläge für die technische Ausführung einer derartigen Schaltvorrichtung vor.
So ist in der FR 2 815 103 A1 eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung beschrieben, bei der eine Schaltwelle tangential-normal zu mehreren Schaltstangen angeordnet ist und gabelförmige Mitnehmer der Schaltstangen durchdringt, wobei eine Axialverschiebung der Schaltwelle einer Wählbewegung und eine Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse einer Schaltbewegung eines zugeordneten Handschalthebels entspricht. Die Schaltwelle weist mehrere kreisbogenförmige Zahnradsegmente von 90° oder 180° auf, die derart axial beabstandet und umfangsseitig angeordnet sind, dass in den jeweils einer Schaltgasse des Handschalthebels entsprechenden Axialpositionen der Schaltwelle jeweils maximal zwei Zahnradsegmente in Überdeckung mit den Mitnehmern von zwei Schaltstangen stehen und mit an den Mitnehmern partiell angeordneten Zahnstangenelementen in Eingriff bringbar sind.
Durch die Anordnung der kreisbogenförmigen Zahnradsegmente an der Schaltwelle und der Zahnstangenelemente an den Mitnehmern der Schaltstangen sind vielfältige Kopplungskombinationen möglich. So kann die Schaltwelle z. B. zur Schaltung von zwei Gängen einer Schaltgasse des Handschalthebels, die unterschiedlichen Schaltstangen zugeordnet sind, mit den betreffenden beiden Schaltstangen gekoppelt werden. Dabei können durch eine entsprechende Anordnung der Zahnradsegmente und der Zahnstangenelemente auch zwei Gänge einer Schaltgasse gekoppelt werden, deren Schaltstangen zum Ein- und Ausrücken der zugeordneten Gangkupplungen in dieselbe Richtung verschoben werden müssen. Nachteilig an dieser Schaltvorrichtung ist jedoch der hohe Aufwand für die Herstellung der Verzahnungselemente. Des Weiteren besteht bei dieser Schaltvorrichtung die Schwierigkeit, die Schaltwelle in einer Neutralposition einer Schaltgasse jeweils über die zugeordneten Verzahnungselemente einerseits mit der Schaltstange des einen, einzulegenden Gangs zu koppeln und mit der Schaltstange des anderen, nicht einzulegenden Gangs nicht zu koppeln, d. h. beim Einlegen des einen Gangs die Schaltstange des anderen Gangs nicht zu verschieben.
Eine andere Bauform einer gattungsgemäßen Schaltvorrichtung ist aus der DE 102 31 547 A1 bekannt. Dort sind zwei achsparallel zueinander angeordnete Schaltwellen vorgesehen, die tangential-normal zu den Schaltstangen des Schaltgetriebes angeordnet sind, über ein Zahnradpaar entgegengesetzt drehbar miteinander in Triebverbindung stehen, und über beidseitige Mitnehmerkränze an einem der beiden Zahnräder gemeinsam axial verschiebbar sind.
Die erste Schaltwelle steht mit einem Handschalthebel in Stellverbindung, wobei ein Wählvorgang des Handschalthebels einer Axialverschiebung der beiden Schaltwellen und ein Schaltvorgang einer Drehung der ersten Schaltwelle in die eine Richtung sowie einer Drehung der zweiten Schaltwelle in die Gegenrichtung entspricht. Die beiden Schaltstangen weisen mehrere Schaltfinger auf, die derart axial beabstandet sind, dass in den jeweils einer Schaltgasse des Handschalthebels entsprechenden Axialpositionen der Schaltwellen insgesamt maximal zwei Schaltfinger mit entsprechenden U-förmigen Mitnehmern der Schaltstangen in Eingriff stehen. Die Schaltfinger der beiden Schaltwellen und die Mitnehmer der Schaltstangen sind derart ausgebildet, dass mit jedem Schaltfinger jeweils nur eine Axialverschiebung der betreffenden Schaltstange in eine Richtung zum Einlegen des zugeordneten Gangs und zurück zum Auslegen dieses Gangs möglich ist.
Durch die Anordnung der Schaltfinger an den beiden Schaltwellen sind vielfältige Kopplungskombinationen möglich. So kann der Handschalthebel zur Schaltung von zwei Gängen einer Schaltgasse, die unterschiedlichen Schaltstangen zugeordnet sind, mit den betreffenden beiden Schaltstangen gekoppelt werden, wobei durch die Aufteilung und die Ausrichtung der betreffenden beiden Schaltfinger an den beiden Schaltwellen und der zugeordneten Mitnehmer an den Schaltstangen auch zwei Gänge ein- und auslegbar sind, deren Schaltstangen zum Ein- und Ausrücken der betreffenden Gangkupplungen in dieselbe Richtung axial verschoben werden müssen. Nachteilig an dieser Schaltvorrichtung ist jedoch der insbesondere durch die beiden Schaltwellen bedingte hohe Bauraumbedarf.
Eine weitere Bauart der gattungsgemäßen Schaltvorrichtung wird in der DE 102 53 471 A1 vorgeschlagen. Bei dieser bekannten Schaltvorrichtung ist eine Schaltwelle radial-normal zu den Schaltstangen angeordnet und durch so genannte Schaltrahmen mehrerer Schaltstangen geführt. Die Schaltwelle steht in Stellverbindung mit einem Handschalthebel, wobei eine Axialverschiebung der Schaltwelle einer Wählbewegung und eine Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse einer Schaltbewegung des Handschalthebels entspricht. Die Schaltwelle weist mehrere Schaltfinger auf, die derart axial beabstandet und umfangsseitig angeordnet sind, dass in den jeweils einer Schaltgasse des Handschalthebels entsprechenden Axialpositionen der Schaltwelle jeweils maximal zwei Schaltfinger in Eingriff mit den Mitnehmerelementen von zwei Schaltrahmen stehen. Durch die Ausbildung und Anordnung der Schaltfinger an der Schaltwelle sowie der Mitnehmerelemente in den Schaltrahmen der Schaltstangen sind vielfältige Kopplungskombinationen und eine freie Wahl der Bewegungsrichtungen der Schaltstangen möglich. Nachteilig an dieser Schaltvorrichtung ist jedoch der vergleichsweise komplizierte sowie aufwendig herzustellende geometrische Aufbau der Schaltwelle mit den Schaltfingern und zusätzlichen Sperrnocken sowie der Schaltrahmen mit den entsprechenden Mitnehmer- und Sperrelementen.
Eine dazu alternative Ausführungsform einer gattungsgemäßen Schaltvorrichtung geht aus der DE 103 16 163 A1 hervor. Bei der dortigen Schaltvorrichtung wird eine Wählbewegung eines Handschalthebels über einen Hebel in einen Pendelhebel eingeleitet, der an beiden Enden formschlüssig mit jeweils einer auf einer Schaltwelle drehbar und axial verschiebbar gelagerten Schaltbuchse in Stellverbindung steht. Die beiden Schaltbuchsen weisen mehrere Schaltfinger auf, die durch eine Axialverschiebung jeweils mit einem Schaltmaul einer von mehreren Schaltplatten in Eingriff bringbar sind. Die Schaltplatten sind jeweils starr mit einer Schaltgabel eines Schaltpaketes verbunden. Bei einem Eingriff eines Schaltfingers in ein Schaltmaul einer Schaltplatte bewirkt eine Drehung der betreffenden Schaltbuchse eine Axialverschiebung der betreffenden Schaltgabel und somit das Ein- und Ausrücken der betreffenden Gangkupplung des zugeordneten Schaltpaketes. Die beiden Schaltbuchsen stehen hierzu über jeweils eine Hebelvorrichtung mit einer Kulissenscheibe in Verbindung, in die über einen Hebel eine Schaltbewegung des Handschalthebels eingeleitet wird. Die beiden Hebelvorrichtungen stehen über jeweils einen Führungsbolzen mit einer zugeordneten Kulissenführung der Kulissenscheibe in Eingriff, die derart ausgebildet sind, dass, ausgehend von einer neutralen Mittelstellung, eine Drehung der Kulissenscheibe in die eine Richtung nur eine Bewegung der einen Hebelvorrichtung und eine Drehung der dieser zugeordneten einen Schaltbuchse in eine entsprechende Richtung bewirkt, und dass eine Drehung der Kulissenscheibe in die andere Richtung nur eine Bewegung der anderen Hebelvorrichtung und eine Drehung der dieser zugeordneten anderen Schaltbuchse in die Gegenrichtung bewirkt.
Diese bekannte Schaltvorrichtung ist für ein auf einem Doppelkupplungsgetriebe basierendes manuelles Schaltgetriebe konzipiert, wobei die beiden Schaltwellen mit den Schaltbuchsen und den Hebelvorrichtungen jeweils einem der beiden Teilgetriebe des ursprünglichen Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet sind. Aufgrund des Aufbaus und der Funktionsweise der Schaltvorrichtung müssen die Gänge einer Schaltgasse des Handschalthebels jeweils unterschiedlichen Teilgetrieben des ursprünglichen Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet sein. Diese Schaltvorrichtung ist daher für andere Schaltgetriebe und selbst für Doppelkupplungsgetriebe mit einer anderen getriebeinternen Zuordnung der Gangradsätze sowie der Schaltpakete nicht geeignet. Zudem weist diese Schaltvorrichtung einen ungünstig komplexen Aufbau und einen entsprechend hohen Bauraumbedarf auf.
Schließlich ist aus der DE 10 2004 006 682 A1 noch eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung bekannt, bei der eine Schaltwelle für jeden Gang bzw. für jede Gangkupplung einen Schaltfinger aufweist. Die Schaltwelle ist achsparallel zu den Getriebewellen angeordnet, wobei eine Wählbewegung des Handschalthebels in eine Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse und eine Schaltbewegung des Handschalthebels in eine Axialverschiebung der Schaltwelle umgesetzt wird. Durch eine Drehung der Schaltwelle werden maximal zwei Schaltfinger mit jeweils einer Schaltschwinge in Eingriff gebracht, die mit den Schaltpaketen der betreffenden Gänge in Stellverbindung sind. Die Schalt schwingen weisen derart ausgebildete Mitnehmer auf, dass diese mittels der zugeordneten Schaltfinger jeweils nur in eine Gangeinlegerichtung und zurück in die Neutralposition verschwenkbar sind. Daraus folgt, dass die Gangradsätze und die Gangkupplungen von zwei jeweils einer Schaltgasse des Handschalthebels zugeordneten Gängen bezüglich ihrer Schaltpakete auf axial entgegengesetzten Seiten angeordnet sein müssen, und dass jedes Schaltpaket mit zwei Gangkupplungen jeweils mit zwei unabhängig voneinander und in entgegengesetzter Richtung betätigbaren Schaltschwingen in Stellverbindung stehen muss. Der mögliche Aufbau eines manuellen Schaltgetriebes, bei dem diese bekannte Schaltvorrichtung zur Anwendung kommen soll, unterliegt somit einigen Einschränkungen und muss zudem ungünstig viel Bauraum zur Unterbringung der jeweils zwei Schaltschwingen pro Schaltpaket beinhalten.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, deren Konvertierungsvorrichtung bei möglichst einfachem und Platz sparendem Aufbau universell an alle möglichen Anordnungen der Gangradsätze und der Schaltpakete adaptierbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung in den Unteransprüchen definiert sind.
Demnach geht die Erfindung aus von einer Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren Kfz-Getriebes, bei dem mehrere Gänge unterschiedlicher Übersetzung durch jeweils einen Gangradsatz mit einem drehfest auf einer Getriebewelle angeordneten Festrad und einem drehbar auf einer anderen Getriebewelle gelagerten Losrad gebildet sind, die Gänge getriebeintern durch das Ein- und Ausrücken jeweils einer zwischen dem betreffenden Losrad und der zugeordneten Getriebewelle angeordneten Gangkupplung ein- und auslegbar sind, und die meisten Gangkupplungen paarweise in Schaltpaketen zu sammengefasst sind, die formschlüssig mit jeweils einer axial verschiebbaren Schaltstange in Stellverbindung sind, wobei mindestens ein Schaltpaket die Gangkupplungen von zwei nicht aufeinander folgenden Gängen enthält, und eine Konvertierungsvorrichtung zur getriebeinternen Umsetzung von Wähl- und Schaltbewegungen eines in einem H-Schaltschema oder Mehrfach-H-Schaltschema mit jeweils zwei aufeinander folgenden Gängen pro Schaltgasse betätigbaren Handschalthebels vorgesehen ist.
Außerdem ist vorgesehen, dass die Konvertierungsvorrichtung eine Schaltwelle mit mehreren axial beabstandet und umfangsseitig verteilt angeordneten Eingriffselementen sowie mehrere Kopplungsbleche mit jeweils mindestens einem Mitnahmeelement umfasst, wobei die Kopplungsbleche radialparallel zu den Schaltstangen und entlang einer achsparallelen Bewegungsachse verschiebbar angeordnet sind und formschlüssig mit jeweils einer zugeordneten Schaltstange in Stellverbindung stehen, wobei die Schaltwelle normal, also senkrecht zu den Kopplungsblechen angeordnet und über eine Axialverschiebung durch den Eingriff jeweils eines Eingriffselementes in ein Mitnahmeelement selektiv mit jeweils mindestens einem und maximal zwei der Kopplungsbleche derart verbindbar ist, dass die gekoppelten Schaltstangen durch eine Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse jeweils nur zum Ein- und Auslegen der Gänge einer gemeinsamen Schaltgasse axial verschiebbar sind.
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14.
Die Konvertierungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist funktionstechnisch ähnlich aufgebaut wie die aus der FR 2 815 103 A1 und der DE 102 53 471 A1 bekannten Schaltvorrichtungen. Im Unterschied dazu steht die Schaltwelle bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in den verschiedenen Axialpositionen, die jeweils einer Schaltgasse entsprechen, über die betreffenden Eingriffselemente jedoch nicht unmittelbar sondern über die Kopplungsbleche mit den zugeordneten Schaltstangen in Stellverbindung. Hierdurch ergeben sich eine größere Fiexibilität in der Anordnung der Konvertierungsvorrichtung innerhalb des Schaltgetriebes und die Möglichkeit einer universellen Anpassung der Konvertierungsvorrichtung an verschiedene Schaltgetriebe mit unterschiedlicher Anordnung der Gangradsätze sowie Zuordnung der Gangkupplungen zu den Schaltpaketen und Schaltstangen. Zur Anpassung der Konvertierungsvorrichtung an eine andere Getriebearchitektur ist jeweils nur der Austausch der Kopplungsbleche durch solche mit einer anderen Anordnung der Mitnahmeelemente und/oder der Schaltwelle durch eine solche mit einer anderen Anordnung der Eingriffselemente erforderlich.
Durch eine Axialverschiebung der Schaltwelle, die einer Wählbewegung eines zugeordneten Handschalthebels entspricht, wird diese durch den Eingriff von mindestens einem, maximal zwei Eingriffselementen mit jeweils einem Mitnahmeelement eines Kopplungsblechs in Eingriff gebracht und somit die Schaltwelle stelltechnisch mit den entsprechenden Schaltstangen gekoppelt. Durch eine Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse, die einer Schaltbewegung des Handschalthebels innerhalb der gewählten Schaltgasse entspricht, wird bei einer Zuordnung der beiden Gänge einer Schaltgasse zu zwei Schaltpaketen bzw. Schaltstangen abhängig von der Drehrichtung die eine Schaltstange oder die andere Schaltstange axial verschoben und damit der betreffende Gang eingelegt. Eine Zuordnung der beiden Gänge einer Schaltgasse zu einem gemeinsamen Schaltpaket bzw. zu einer einzigen Schaltstange ist ebenso möglich. In diesem Fall weist das entsprechende Kopplungsblech zwei gegenläufig wirksame Mitnahmeelemente und die Schaltwelle zwei entsprechende Eingriffselemente in einer gemeinsamen Axialposition auf.
Die Eingriffselemente der Schaltwelle und die Mitnahmeelemente der Kopplungsbleche können auf vielfältige Weise ausgebildet und angeordnet werden. Im Hinblick auf eine einfache Herstellung und eine zuverlässige Wirksamkeit der Schaltvorrichtung ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn die Eingriffselemente jeweils als ein bezüglich der Bewegungsachse der Kopplungsbleche achsnormal nach innen gerichteter Haken mit einer axial außen liegenden bogenförmigen Einrück-Steuerkante und einer axial innen liegenden diagonalen Ausrück-Steuerkante ausgebildet sind, und wenn die Mitnahmeelemente der Kopplungsbleche jeweils eine bezüglich der Bewegungsachse der Kopplungsbleche achsnormal zu dem Haken des zugeordneten Eingriffselementes offene U-förmige Ausnehmung mit einer längeren axial außen liegenden geraden Einrück-Steuerkante und einer kürzeren axial innen liegenden diagonalen Ausrück-Steuerkante aufweisen.
Durch eine Drehung der Schaltwelle in Richtung des Hakens wird das Eingriffselement in das Mitnahmeelement des zugeordneten Kopplungsblechs eingeschwenkt und das Kopplungsblech durch den Kontakt der bogenförmigen Einrück-Steuerkante des Hakens mit der geraden Einrück-Steuerkante des Mitnahmeelementes axial nach außen gedrückt, wodurch der zugeordnete Gang eingelegt wird. Durch eine Drehung der Schaltwelle in die Gegenrichtung wird das Kopplungsblech durch den Kontakt der diagonalen Ausrück-Steuerkante des Hakens mit der diagonalen Ausrück-Steuerkante des Mitnahmeelementes axial in seine Neutralposition zurückgedrückt und damit der betreffende Gang wieder ausgelegt. Aufgrund der relativ einfachen geometrischen Konturen können die Kopplungsbleche mit den Mitnahmeelementen kostengünstig als Blechpress- und Blechstanzteile hergestellt werden, wobei die U-förmigen Ausnehmungen mit den zugeordneten Steuerkanten entweder ausgestanzt oder, z. B. mit einer Laserschneideanlage, ausgeschnitten werden können.
Damit unter Verwendung identischer Konturen für die Eingriffselemente der Schaltwelle und für die Mitnahmeelemente der Kopplungsbleche eine Anpassung an die jeweils erforderliche Kombination aus Drehrichtung der Schaltwelle sowie Axialverschiebung der gekoppelten Schaltstange möglich ist, sind die Eingriffselemente der Schaltwelle und die zugeordneten Mitnahmeelemente der Kopplungsbleche vorteilhaft abhängig von der Bewegungsrichtung zum Einq- und Auslegen des zugeordneten Gangs bezüglich der Längsachse der Schaltwelle jeweils mit spiegelsymmetrischer Formgebung in einem bestimmten radialen Quadranten angeordnet. Jedem Quadranten ist somit eine bestimmte Kombination aus Drehrichtung der Schaltwelle und Richtung der Axialverschiebung eines Kopplungsbleches zugeordnet. Die Umkehrung der Drehrichtung der Schaltwelle zur Erzielung einer bestimmten Axialverschiebung der gekoppelten Schaltstange ist somit durch eine Anordnung der betreffenden Eingriffs- und Mitnahmeelemente in dem radial benachbarten Quadranten und eine Umkehrung der Axialverschiebung der gekoppelten Schaltstange bei derselben Drehrichtung der Schaltwelle durch eine Anordnung der betreffenden Eingriffs- und Mitnahmeelemente in dem diagonal gegenüberliegenden Quadranten möglich.
Zur Erzielung der gewünschten Funktionalität weist die Schaltwelle in Axialpositionen, denen ein Gang einer Schaltgasse zugeordnet ist, welche zwei Gänge unterschiedlicher Schaltstangen umfasst, zweckmäßig nur ein Eingriffselement auf, das in einem Quadranten entsprechend der Bewegungsrichtung der gekoppelten Schaltstange zum Ein- und Auslegen des betreffenden Gangs angeordnet ist.
Zwei Eingriffselemente der Schaltwelle, die einer gemeinsamen Schaltgasse eines Handschalthebels und unterschiedlichen Schaltstangen zugeordnet sind, welche sich auf der Schaltwelle jeweils in verschiedenen Axialpositionen befinden, sind bei entgegengesetzter Einrückrichtung der beiden zugeordneten Gänge in zwei axial benachbarten Quadranten und bei identischer Einrückrichtung der beiden zugeordneten Gänge in zwei radial benachbarten Quadranten angeordnet.
Des Weiteren weist die Schaltwelle in Axialpositionen, denen ein Gang einer Schaltgasse zugeordnet ist, die zwei Gänge derselben Schaltstange um fasst, zwei Eingriffselemente auf, die in zwei axial benachbarten Quadranten entsprechend der Bewegungsrichtung der gekoppelten Schaltstange zum Ein- und Auslegen der beiden Gänge angeordnet sind.
In Axialpositionen, denen ein Gang einer Schaltgasse zugeordnet ist, die nur diesen einen Gang umfasst, weist die Schaltwelle zweckmäßig ebenfalls nur ein Eingriffselement auf, das in einem Quadranten entsprechend der Bewegungsrichtung der gekoppelten Schaltstange zum Ein- und Auslegen des betreffenden Gangs angeordnet ist.
Aus der vorgenannten Ausbildung und Anordnung der Eingriffselemente der Schaltwelle ergibt sich unter anderem die Möglichkeit, alle Kopplungsbleche unter Anordnung der Mitnahmeelemente in jeweils allen Quadranten baugleich auszuführen, welches gegenüber einer individuellen Gestaltung jedes Kopplungsblechs mit deutlichen Kosteneinsparungen verbunden ist.
Bei einer derartigen Ausführung der Kopplungsbleche ist jedoch eine zentrale Durchführung der Schaltwelle durch die Kopplungsbleche mit vertretbarem Aufwand nicht möglich. Die Schaltwelle ist daher zweckmäßig im Bereich der Kopplungsbleche unterbrochen, und die beiden axialen Abschnitte der Schaltwelle sind bevorzugt über zwei radial außenliegende Tragarme miteinander verbunden, die achsparallel ausgerichtet sind, und an denen jeweils die schaltstangennahen oder die schaltstangenfernen Eingriffselemente der Schaltwelle befestigt sind.
Die beiden Tragarme der Schaltwelle und die zugeordneten Eingriffselemente sind vorteilhaft jeweils einstückig aus einem Strangpressprofil oder nach einem Druckgussverfahren hergestellt, wobei das Strangpressprofil im Querschnitt zwei axial benachbarten Eingriffselementen entsprechen kann, aus dem die axialen Zwischenräume zwischen den Eingriffselementen und die jeweils fehlenden Eingriffselemente durch Abtragen des Materials bis auf den jeweiligen Tragarm, insbesondere durch spanende Bearbeitung, herausgearbeitet werden.
Um eine unbeabsichtigte Axialverschiebung der jeweils nicht gekoppelten Kopplungsbleche und der mit diesen in Stellverbindung stehenden Schaltstangen zu verhindern, können die Kopplungsbleche bezüglich ihrer Bewegungsachse axial außen beidseitig jeweils eine Sperrkante aufweisen, die jeweils mit einer Sperrfläche eines zugeordneten Sperrbalkens zusammenwirkt, welcher jeweils achsparallel zu der Schaltwelle angeordnet ist, zusammen mit der Schaltwelle axial verschiebbar ist, und an seiner Sperrfläche mehrere axial beabstandete Nuten zur positionsabhängigen Entsperrung jeweils eines Kopplungsblechs aufweist.
Die beiden Sperrbalken sind bevorzugt über zwei axial endseitige Trägerbleche miteinander verbunden, die drehbar und axialfest auf den Abschnitten der Schaltwelle gelagert sind, so dass die Sperrbalken unmittelbar zusammen mit der Schaltwelle axial verschoben werden und damit die betreffenden Kopplungsbleche durch eine jeweilige Überdeckung einer Sperrkante mit einer zugeordneten Nut in der entsprechenden Richtung entsperrt sind. Aufgrund des Anliegens der Sperrflächen an den Sperrkanten der übrigen Kopplungsbleche ist eine Verdrehsicherung der Sperrbalken bzw. der Trägerbleche nicht erforderlich.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung gegenüber bekannten Schaltvorrichtungen besteht auch darin, dass die Bauteile der Konvertierungsvorrichtung in einem vormontierbaren Konvertierungsmodul zusammengefasst werden können. Hierdurch wird die variable Anordnung der Konvertierungsvorrichtung an verschiedenen Positionen innerhalb des jeweiligen Schaltgetriebes und die wahlweise Montage in einem auch für eine automatisiert schaltbare Ausführung vorgesehenen Schaltgetriebe wesentlich erleichtert und somit kostengünstiger gestaltet.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt.
In diesen zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Konvertierungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung mit einer Schaltwelle und mehreren Kopplungsblechen von schräg außen,
2 eine perspektivische Ansicht der Konvertierungsvorrichtung gemäß 1 von schräg innen,
3a eine Axialansicht einer ersten Kombination eines Eingriffselementes der Schaltwelle und eines Mitnahmeelementes eines Kopplungsblechs in einer Neutralstellung,
3b eine Axialansicht der ersten Kombination eines Eingriffselementes der Schaltwelle und eines Mitnahmeelementes eines Kopplungsblechs nach 3a in einer Schaltstellung,
4a eine Axialansicht einer zweiten Kombination eines Eingriffselementes der Schaltwelle und eines Mitnahmeelementes eines Kopplungsblechs in einer Neutralstellung,
4b eine Axialansicht der zweiten Kombination eines Eingriffselementes der Schaltwelle und eines Mitnahmeelementes eines Kopplungsblechs nach 4a in einer Schaltstellung,
5a eine Axialansicht einer dritten Kombination eines Eingriffselementes der Schaltwelle und eines Mitnahmeelementes eines Kopplungsblechs in einer Neutralstellung,
5b eine Axialansicht der dritten Kombination eines Eingriffselementes der Schaltwelle und eines Mitnahmeelementes eines Kopplungsblechs nach 5a in einer Schaltstellung,
6a eine Axialansicht einer vierten Kombination eines Eingriffselementes der Schaltwelle und eines Mitnahmeelementes eines Kopplungsblechs in einer Neutralstellung und
6b eine Axialansicht der vierten Kombination eines Eingriffselementes der Schaltwelle und eines Mitnahmeelementes eines Kopplungsblechs nach 6a in einer Schaltstellung.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Konvertierungsvorrichtung 1 der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist in 1 und 2 jeweils in einer perspektivischen Ansicht von außen bzw. von innen dargestellt. Die Konvertierungsvorrichtung 1 umfasst eine Schaltwelle 2 mit mehreren axial beabstandet und umfangsseitig verteilt angeordneten Eingriffselementen 3 sowie mehrere Kopplungsbleche 4 mit jeweils mindestens einem Mitnahmeelement 5. Die Kopplungsbleche 4 sind radial-parallel zu nicht abgebildeten Schaltstangen angeordnet und entlang einer achsparallelen Bewegungsachse 6 verschiebbar gelagert. Sie stehen zudem über jeweils einen Schaltfinger 7 formschlüssig mit jeweils einer zugeordneten Schaltstange in Stellverbindung.
Die Schaltwelle 2 ist normal, also senkrecht zu den Kopplungsblechen 4 angeordnet, axialverschiebbar und um ihre Längsachse drehbar gelagert, und weist zur Einleitung einer Axialkraft bzw. einer Axialverschiebung einen Wählhebel 8 und zur Einleitung eines Drehmomentes bzw. einer Drehbewegung einen Schalthebel 9 auf. Die Schaltwelle 2 ist über eine Axialverschiebung 10, die einer Wählbewegung eines mit der Schaltwelle 2 in Stellverbindung stehenden Handschalthebels zur Auswahl einer von mehreren Schaltgassen entspricht, durch den Eingriff jeweils eines Eingriffselementes 3 in ein Mitnahmeelement 5 selektiv mit jeweils mindestens einem und maximal zwei der Kopplungsbleche 4 derart verbindbar, dass die dadurch gekoppelten Schaltstangen durch eine Drehung 11 der Schaltwelle 2 um ihre Längsachse, die einer Schaltbewegung des zugeordneten Handschalthebels zum Ein- und Auslegen eines Gangs innerhalb der gewählten Schaltgasse entspricht, jeweils nur zum Ein- und Auslegen der Gänge der gemeinsamen Schaltgasse axial verschiebbar sind.
Wie in den Axialansichten der nachfolgenden 3a bis 6b deutlicher erkennbar ist, sind die Eingriffselemente 3a, 3b, 3c, 3d der Schaltwelle 2 jeweils als ein bezüglich der Bewegungsachse 6 achsnormal nach innen gerichteter Haken 12 mit einer axial außenliegenden bogenförmigen Einrück-Steuerkante 13 und einer axial innenliegenden diagonalen Ausrück-Steuerkante 14 ausgebildet. Die Mitnahmeelemente 5a, 5b, 5c, 5d der Kopplungsbleche 4 weisen jeweils eine bezüglich der Bewegungsachse 6 achsnormal zu dem Haken 12 des zugeordneten Eingriffselementes 3a, 3b, 3c, 3d offene U-förmige Ausnehmung 15 mit einer längeren axial außenliegenden geraden Einrück-Steuerkante 16 und einer kürzeren axial innenliegenden diagonalen Ausrück-Steuerkante 17 auf. Die Eingriffselemente 3a, 3b, 3c, 3d der Schaltwelle 2 und die zugeordneten Mitnahmeelemente 5a, 5b, 5c, 5d der Kopplungsbleche 4 sind abhängig von der Bewegungsrichtung zum Ein- und Auslegen des jeweils zugeordneten Gangs bezüglich der Längsachse der Schaltwelle 2 jeweils mit spiegelsymmetrischer Formgebung in einem bestimmten Quadranten I, II, III, IV angeordnet.
Die Kopplungsbleche 4 sind baugleich ausgebildet und weisen jeweils in allen vier Quadranten I, II, III, IV ein Mitnahmeelement 5a, 5b, 5c, 5d auf. Dagegen weist die Schaltwelle 2 in den jeweiligen Axialpositionen nur in einem der vier Quadranten I, II, III, IV oder in maximal zwei Quadranten I, II, III, IV ein Eingriffselement 3a, 3b, 3c, 3d auf, wodurch sichergestellt ist, dass nur der jeweils zugeordnete Gang bzw. die beiden zugeordneten Gänge der betreffenden Schaltgasse ein- und ausgelegt werden können.
Zur Umgehung der Mitnahmeelemente 5a, 5b, 5c, 5d ist die Schaltwelle 2 im Bereich der Kopplungsbleche 4 unterbrochen, und die daraus resultierenden Abschnitte 2a, 2b der Schaltwelle 2 sind über zwei radial außenliegende Tragarme 18, 19 miteinander verbunden, die achsparallel zu der Schaltwelle 2 ausgerichtet sind. An dem inneren Tragarm 18 sind die schaltstangennahen Eingriffselemente 3b, 3c und an dem äußeren Tragarm 19 die schaltstangenfernen Eingriffselemente 3a, 3d der Schaltwelle 2 befestigt.
Die Kopplungsbleche 4 weisen bezüglich ihrer Bewegungsachse 6 axial außen beidseitig jeweils eine Sperrkante 20a, 20b auf, die jeweils mit einer Sperrfläche 21a, 21b eines zugeordneten Sperrbalkens 22, 23 zur Sperrung des betreffenden Kopplungsblechs 4 in der entsprechenden Bewegungsrichtung zusammenwirkt. Die beiden Sperrbalken 22, 23 sind achsparallel zu der Schaltwelle 2 angeordnet und über zwei axial endseitige Trägerbleche 24a, 24b miteinander verbunden, die drehbar und axialfest auf den Abschnitten 2a, 2b der Schaltwelle 2 gelagert sind. Hierdurch sind die Sperrbalken 22, 23 zusammen mit der Schaltwelle 2 axial verschiebbar. Zur Entsperrung der Kopplungsbleche 4 in der entsprechenden Bewegungsrichtung, die zum Ein- und Auslegen eines Gangs der aktuell gewählten Schaltgasse erforderlich ist, weisen die Sperrbalken 22, 23 an ihren Sperrflächen 21a, 21b jeweils mehrere axial beabstandete Nuten 25a, 25b auf, in welche die betreffenden Kopplungsbleche 4 in der entsprechenden Axialstellung der Schaltwelle 2 durch eine Axialverschiebung eindringen können.
In den 3a bis 6b sind bei identischer Bauart, jedoch ohne einen unmittelbaren Bezug zu der konkreten Ausführungsform der Konvertierungsvorrichtung 1 nach 1 und 2 mögliche Bewegungszusammenhänge zwischen der Schaltwelle 2 und den Kopplungsblechen 4 dargestellt.
In der Axialansicht von 3a befindet sich die Schaltwelle 2 in einer Axialstellung, in der sich ein im ersten Quadranten I angeordnetes Eingriffselement 3a in Eingriff mit dem betreffenden Mitnahmeelement 5a eines zugeordneten Kopplungsblechs 4 befindet. Das Kopplungsblech 4 steht in seiner Neutralstellung, in der alle dem Kopplungsblech 4 zugeordneten Gänge ausgelegt sind. Während das Kopplungsblech 4 in allen vier Quadranten I, II, III, IV mit einem Mitnahmeelement 5a, 5b, 5c, 5d versehen ist, befindet sich nur das eine Eingriffselement 3a in der Vertikalebene des Kopplungsblechs 4. Die übrigen sichtbaren Eingriffselemente 3b, 3c, 3d befinden sich in Axialpositionen der Schaltwelle 2, die in Blickrichtung axial weiter zurück liegen.
Durch einen Kontakt der Sperrfläche 21a des linken Sperrbalkens 22 mit der linken Sperrkante 20a des Kopplungsblechs 4 ist das Kopplungsblech 4 gegen eine Axialverschiebung nach links gesichert. Dagegen ist eine Axialverschiebung des Kopplungsblechs 4 nach rechts möglich, da die rechte Sperrkante 20b des Kopplungsblechs 4 einer Nut 25b in der Sperrfläche 21b des rechten Sperrbalkens 23 gegenüber steht. Wie in der Axialansicht von 3b veranschaulicht ist, wird das Kopplungsblech 4 durch eine Drehung der Schaltwelle 2 im Uhrzeigersinn über einen Gleitkontakt der Einrück-Steuerkante 13 des Eingriffselementes 3a mit der Einrück-Steuerkante 16 des Mitnahmeelementes 5a nach rechts in eine Schaltstellung verschoben und damit der zugeordnete Gang eingelegt. Durch eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 wird das Kopplungsblech 4 über einen Gleitkontakt der Ausrück-Steuerkante 14 des Eingriffselementes 3a mit der Ausrück-Steuerkante 17 des Mitnahmeelementes 5a zurück in die Neutralstellung verschoben und damit der betreffende Gang wieder ausgelegt.
Analog zu 3a befindet sich die Schaltwelle 2 in der Axialansicht von 4a in einer Axialstellung, in der sich ein im zweiten Quadranten II angeordnetes Eingriffselement 3b in Eingriff mit dem betreffenden Mitnahmeelement 5b eines zugeordneten Kopplungsblechs 4 befindet. Das Kopplungsblech 4 befindet sich in seiner Neutralstellung, in dem alle dem Kopplungsblech 4 zugeordneten Gänge ausgelegt sind. Durch einen Kontakt der Sperrfläche 21a des linken Sperrbalkens 22 mit der linken Sperrkante 20a des Kopplungsblechs 4 ist das Kopplungsblech 4 gegen eine Axialverschiebung nach links gesichert. Dagegen ist eine Axialverschiebung des Kopplungsblechs 4 nach rechts möglich, da die rechte Sperrkante 20b des Kopplungsblechs 4 einer Nut 25b in der Sperrfläche 21b des rechten Sperrbalkens 23 gegenübersteht.
Wie in der Axialansicht von 4b veranschaulicht ist, wird das Kopplungsblech 4 durch eine Drehung der Schaltwelle 2 im Gegenuhrzeigersinn über einen Gleitkontakt der Einrück-Steuerkante 13 des Eingriffselementes 3b mit der Einrück-Steuerkante 16 des Mitnahmeelementes 5b nach rechts in eine Schaltstellung verschoben und damit der zugeordnete Gang eingelegt. Durch eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 wird das Kopplungsblech 4 über einen Gleitkontakt der Ausrück-Steuerkante 14 des Eingriffselementes 3b mit der Ausrück-Steuerkante 17 des Mitnahmeelementes 5b zurück in die Neutralstellung verschoben und damit der betreffende Gang wieder ausgelegt.
Analog zu 3a und 4a befindet sich die Schaltwelle 2 in der Axialansicht von 5a in einer Axialstellung, in der sich ein im dritten Quadranten III angeordnetes Eingriffselement 3c in Eingriff mit dem betreffenden Mitnahmeelement 5c eines zugeordneten Kopplungsblechs 4 befindet. Das Kopplungsblech 4 befindet sich in seiner Neutralstellung, in dem alle dem Kopplungsblech 4 zugeordneten Gänge ausgelegt sind. Durch einen Kontakt der Sperrfläche 21b des rechten Sperrbalkens 23 mit der rechten Sperrkante 20b des Kopplungsblechs 4 ist das Kopplungsblech 4 gegen eine Axialverschiebung nach rechts gesichert. Dagegen ist eine Axialverschiebung des Kopplungsblechs 4 nach links möglich, da die linke Sperrkante 20a des Kopplungsblechs 4 einer Nut 25a in der Sperrfläche 21a des linken Sperrbalkens 22 gegenübersteht.
Wie in der Axialansicht von 5b veranschaulicht ist, wird das Kopplungsblech 4 durch eine Drehung der Schaltwelle 2 im Uhrzeigersinn über einen Gleitkontakt der Einrück-Steuerkante 13 des Eingriffselementes 3c mit der Einrück-Steuerkante 16 des Mitnahmeelementes 5c nach links in eine Schaltstellung verschoben und damit der zugeordnete Gang eingelegt. Durch eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 wird das Kopplungsblech 4 über einen Gleitkontakt der Ausrück-Steuerkante 14 des Eingriffselementes 3c mit der Ausrück- Steuerkante 17 des Mitnahmeelementes 5c zurück in die Neutralstellung verschoben und damit der betreffende Gang wieder ausgelegt.
Analog zu 3a, 4a und 5a befindet sich die Schaltwelle 2 in der Axialansicht von 6a in einer Axialstellung, in der sich ein im vierten Quadranten IV angeordnetes Eingriffselement 3d in Eingriff mit dem betreffenden Mitnahmeelement 5d eines zugeordneten Kopplungsblechs 4 befindet. Das Kopplungsblech 4 befindet sich in seiner Neutralstellung, in dem alle dem Kopplungsblech 4 zugeordneten Gänge ausgelegt sind. Durch einen Kontakt der Sperrfläche 21b des rechten Sperrbalkens 23 mit der rechten Sperrkante 20b des Kopplungsblechs 4 ist das Kopplungsblech 4 gegen eine Axialverschiebung nach rechts gesichert. Dagegen ist eine Axialverschiebung des Kopplungsblechs 4 nach links möglich, da die linke Sperrkante 20a des Kopplungsblechs 4 einer Nut 25a in der Sperrfläche 21a des linken Sperrbalkens 22 gegenübersteht.
Wie in der Axialansicht von 6b veranschaulicht ist, wird das Kopplungsblech 4 durch eine Drehung der Schaltwelle 2 im Gegenuhrzeigersinn über einen Gleitkontakt der Einrück-Steuerkante 13 des Eingriffselementes 3d mit der Einrück-Steuerkante 16 des Mitnahmeelementes 5d nach links in eine Schaltstellung verschoben und damit der zugeordnete Gang eingelegt. Durch eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 wird das Kopplungsblech 4 über einen Gleitkontakt der Ausrück-Steuerkante 14 des Eingriffselementes 3d mit der Ausrück-Steuerkante 17 des Mitnahmeelementes 5d zurück in die Neutralstellung verschoben und damit der betreffende Gang wieder ausgelegt.
Insbesondere durch die vorbeschriebene Ausführung und Anordnung der Eingriffselemente 3a, 3b, 3c, 3d der Schaltwelle 2 und der Mitnahmeelemente 5a, 5b, 5c, 5d der Kopplungsbleche 4 kann die erfindungsgemäße Konvertierungsvorrichtung 1 universell an Schaltgetriebe mit unterschiedlicher Zuordnung der Gänge zu den Schaltstangen angepasst werden. So können zwei Gänge einer Schaltgasse, die unterschiedlichen Schaltstangen und damit unterschiedlichen Kopplungsblechen 4 zugeordnet sind, in beliebige Richtungen ein- und auslegbar sein, und dennoch in einer Axialstellung der Schaltwelle 2 durch eine jeweils entgegengerichtete Drehung der Schaltwelle 2 ein- und ausgelegt werden. In diesem Fall sind die zwei zugeordneten Eingriffselemente 3 an unterschiedlichen Axialpositionen der Schaltwelle 2 und dort bei entgegen gerichteter Betätigung der betreffenden zwei Gänge durch die Schaltstangen in zwei axial benachbarten Quadranten I, IV oder II, III und bei gleichgerichteter Betätigung der betreffenden zwei Gänge durch die Schaltstangen in zwei radial benachbarten Quadranten I, II oder III, IV angeordnet.
Ebenso ist die Betätigung von zwei Gängen einer Schaltgasse möglich, die einer gemeinsamen Schaltstange und damit einem gemeinsamen Kopplungsblech 4 zugeordnet sind. In diesem Fall sind die beiden Gänge zwangsläufig durch die zugeordnete Schaltstange entgegengerichtet betätigbar und somit die zwei zugeordneten Eingriffselemente 3 an einer gemeinsamen Axialposition der Schaltwelle 2 und dort in zwei axial benachbarten Quadranten I, IV oder II, III angeordnet.

1: Konvertierungsvorrichtung
2: Schaltwelle
2a: Abschnitt (von 2)
2b: Abschnitt (von 2)
3: Eingriffselement
3a: Eingriffselement
3b: Eingriffselement
3c: Eingriffselement
3d: Eingriffselement
4: Kopplungsblech
5: Mitnahmeelement
5a: Mitnahmeelement
5b: Mitnahmeelement
5c: Mitnahmeelement
5d: Mitnahmeelement
6: Bewegungsachse
7: Schaltfinger
8: Wählhebel
9: Schalthebel
10: Axialverschiebung
11: Drehung
12: Haken
13: Einrück-Steuerkante
14: Ausrück-Steuerkante
15: Ausnehmung
16: Einrück-Steuerkante
17: Ausrück-Steuerkante
18: innerer Tragarm
19: äußerer Tragarm
20a: Sperrkante
20b: Sperrkante
21a: Sperrfläche
21b: Sperrfläche
22: Sperrbalken
23: Sperrbalken
24a: Trägerblech
24b: Trägerblech
25a: Nut
25b: Nut
I: erster Quadrant
II: zweiter Quadrant
III: dritter Quadrant
IV: vierter Quadrant

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3934733 A1 [0008]
- DE 4137143 A1 [0010]
- DE 10305241 A1 [0011]
- DE 10343991 A1 [0014]
- FR 2815103 A1 [0017, 0031]
- DE 10231547 A1 [0019]
- DE 10253471 A1 [0022, 0031]
- DE 10316163 A1 [0023]
- DE 102004006682 A1 [0025]

Claims

Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren Kfz-Getriebes, bei dem mehrere Gänge unterschiedlicher Übersetzung durch jeweils einen Gangradsatz mit einem drehfest auf einer Getriebewelle angeordneten Festrad und einem drehbar auf einer anderen Getriebewelle gelagerten Losrad gebildet sind, die Gänge getriebeintern durch das Ein- und Ausrücken jeweils einer zwischen dem betreffenden Losrad und der zugeordneten Getriebewelle angeordneten Gangkupplung ein- und auslegbar sind, und die meisten Gangkupplungen paarweise in Schaltpaketen zusammengefasst sind, die formschlüssig mit jeweils einer axial verschiebbaren Schaltstange in Stellverbindung stehen, wobei mindestens ein Schaltpaket die Gangkupplungen von zwei nicht aufeinander folgenden Gängen enthält, und eine Konvertierungsvorrichtung (1) zur getriebeinternen Umsetzung von Wähl- und Schaltbewegungen eines in einem H-Schaltschema oder Mehrfach-H-Schaltschema mit jeweils zwei aufeinander folgenden Gängen pro Schaltgasse betätigbaren Handschalthebels vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvertierungsvorrichtung (1) eine Schaltwelle (2) mit mehreren axial beabstandet und umfangsseitig verteilt angeordneten Eingriffselementen (3) sowie mehrere Kopplungsbleche (4) mit jeweils mindestens einem Mitnahmeelement (5) umfasst, wobei die Kopplungsbleche (4) radial-parallel zu den Schaltstangen sowie entlang einer achsparallelen Bewegungsachse (6) verschiebbar angeordnet sind und formschlüssig mit jeweils einer zugeordneten Schaltstange in Stellverbindung stehen, wobei die Schaltwelle (2) normal zu den Kopplungsblechen (4) angeordnet und über eine Axialverschiebung (10) durch den Eingriff jeweils eines Eingriffselementes (3) in ein Mitnahmeelement (5) selektiv mit jeweils mindestens einem und maximal zwei der Kopplungsbleche (4) derart verbindbar ist, dass die gekoppelten Schaltstangen durch eine Drehung (11) der Schaltwelle (2) um ihre Längsachse jeweils nur zum Ein- und Auslegen der Gänge einer gemeinsamen Schaltgasse axial verschiebbar sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffselemente (3) der Schaltwelle (2) jeweils als ein bezüglich der Bewegungsachse (6) achsnormal nach innen gerichteter Haken (12) mit einer axial außenliegenden bogenförmigen Einrück-Steuerkante (13) und einer axial innenliegenden diagonalen Ausrück-Steuerkante (14) ausgebildet sind, und dass die Mitnahmeelemente (5) der Kopplungsbleche (4) jeweils eine bezüglich der Bewegungsachse (6) achsnormal zu dem Haken (12) des zugeordneten Eingriffselementes (3) offene U-förmige Ausnehmung (15) mit einer längeren axial außen liegenden geraden Einrück-Steuerkante (16) und einer kürzeren axial innen liegenden diagonalen Ausrück-Steuerkante (17) aufweisen.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffselemente (3a, 3b, 3c, 3d) der Schaltwelle (2) und die zugeordneten Mitnahmeelemente (5a, 5b, 5c, 5d) der Kopplungsbleche (4) abhängig von der Bewegungsrichtung zum Ein- und Auslegen des zugeordneten Gangs bezüglich der Längsachse der Schaltwelle (2) jeweils mit spiegelsymmetrischer Formgebung in einem bestimmten radialen Quadranten (I, II, III, IV) angeordnet sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (2) in Axialpositionen, denen ein Gang einer Schaltgasse eines Handschalthebels zugeordnet ist, die zwei Gänge unterschiedlicher Schaltstangen umfasst, nur ein Eingriffselement (3a, 3b, 3c, 3d) aufweist, wobei das Eingriffselement (3a, 3b, 3c, 3d) in einem Quadranten (I, II, III, IV) entsprechend der Bewegungsrichtung der gekoppelten Schaltstange zum Ein- und Auslegen des betreffenden Gangs angeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Eingriffselemente (3a, 3d; 3b, 3c) der Schaltwelle (2), die einer gemeinsamen Schaltgasse eines Handschalthebels und unterschiedlichen Schaltstangen zugeordnet sind, bei entgegengesetzter Einrückrichtung der beiden zugeordneten Gänge in zwei axial benachbarten Quadranten (I, IV oder II, III) angeordnet sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Eingriffselemente (3a, 3b; 3c, 3d) der Schaltwelle (2), die einer gemeinsamen Schaltgasse eines Handschalthebels und unterschiedlichen Schaltstangen zugeordnet sind, bei identischer Einrückrichtung der beiden zugeordneten Gänge in zwei radial benachbarten Quadranten (I, II; III, IV) angeordnet sind.
Schaltvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (2) in Axialpositionen, denen ein Gang einer Schaltgasse zugeordnet ist, die zwei Gänge derselben Schaltstange umfasst, zwei Eingriffselemente (3a, 3d; 3b, 3c) aufweist, die in zwei axial benachbarten Quadranten (I, IV; II, III) entsprechend der Bewegungsrichtung der gekoppelten Schaltstange zum Ein- und Auslegen der beiden Gänge angeordnet sind.
Schaltvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (2) in Axialpositionen, denen ein Gang einer Schaltgasse zugeordnet ist, welche nur diesen einen Gang umfasst, nur ein Eingriffselement (3a, 3b, 3c, 3d) aufweist, welches in einem Quadranten (I, II, III, IV) entsprechend der Bewegungsrichtung der gekoppelten Schaltstange zum Ein- und Auslegen des betreffenden Gangs angeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsbleche (4) baugleich ausgeführt und jeweils in allen Quadranten (I, II, III, IV) mit einem Mitnahmeelement (5a, 5b, 5c, 5d) versehen sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (2) im Bereich der Kopplungsbleche (4) unterbrochen ist, und dass die beiden axialen Abschnitte (2a, 2b) der Schaltwelle (2) über zwei radial außenliegende Tragarme (18, 19) miteinander verbunden sind, die achsparallel ausgerichtet sind und an denen jeweils die schaltstangennahen oder die schaltstangenfernen Eingriffselemente (3b, 3c; 3a, 3d) der Schaltwelle (2) befestigt sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Tragarme (18, 19) der Schaltwelle (2) und die zugeordneten Eingriffselemente (3b, 3c; 3a, 3d) jeweils einstückig aus einem Strangpressprofil oder nach einem Druckgussverfahren hergestellt sind.
Schaltvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsbleche (4) bezüglich ihrer Bewegungsachse (6) axial außen beidseitig jeweils eine Sperrkante (20a, 20b) aufweisen, die jeweils mit einer Sperrfläche (21a, 21b) eines zugeordneten Sperrbalkens (22, 23) zusammenwirkt, der jeweils achsparallel zu der Schaltwelle (2) angeordnet ist, zusammen mit der Schaltwelle (2) axial verschiebbar ist, und an seiner Sperrfläche (21a, 21b) mehrere axial beabstandete Nuten (25a, 25b) zur positionsabhängigen Entsperrung jeweils eines Kopplungsblechs (4) aufweist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sperrbalken (22, 23) über zwei axial endseitige Trägerbleche (24a, 24b) miteinander verbunden sind, die drehbar und axialfest auf den Abschnitten (2a, 2b) der Schaltwelle (2) gelagert sind.
Schaltvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2–25b) der Konvertierungsvorrichtung (1) in einem vormontierbaren Konvertierungsmodul zusammengefasst sind.